автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.04, диссертация на тему:Процессы адамантилирования протоноподвижных соединений

, -а

О л

^ И * '

На правах рукописи

Мохов Владимир Михайлович

Процессы адамантшшрования протоно-подвижных соединений.

05.17.04.-Технология продуктов тяжелого (или основного) органического синтеза

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискшше ученой степени кандидата хггкггеескгк каук

Волгоград 1998

Работа выполнена на кафедре Теднолотн органического и нефтехимического синтеза Волгоградского государственного технического университета.

Научные руководители: доктор химических наук,

профессор Но Б. И.

кандидат химических наук, доцент Бугов Г. М.

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

профессор Рахимов А. И. доктор химических наук, профессор Озеров А. А.

Ведущая организация ОАО "Химпром".

Зашита состоится " 25 " декабря 1998 г в 12 часов на заседании диссертационного совета Д063.76.01 в Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400064, г Волгоград, пр. Ленина, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВолгГТУ.

Автореферат разослан 24 ноября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета^^^^«-Лукасик В. А.

Актуальность темы

В настоящее время широкие исследования проводятся в химии по-лтдра новых соединений и особенно соединений, содержащих в своем составе адамантипьный радикал. Интерес к этим веществам обусловлен большой практической ценностью целого ряда производных адамантана. В частности, азотсодержащие производные адамантана обладает биологической активностью, некоторые используются в качестве противовирусных лекарственных препаратов: "ремантадина", "мндантана", "адапромина" и др.

Известно также, что введение адамантильного радикала в структуру многих соединений, в том числе мономеров, инициаторов радикальных процессов полимеризации, различных добавок и др. позволяет улучшить-эксплуатацнонные свойства как исходных веществ, так и получаемых на на их основе материалов.

В то же время существует много синтетических сложностей, связанных с введением в молекулу ряда веществ адамантильного фрагмента. В ряде случаев (например при получении лекарственного препарата "ремантадин") данный процесс многостадиен и приводит к большим потерям ценного сырья.

В связи с этим представляется актуальным как синтез новых адаман-тилсодержашнх соединений, обладающих ценными свойствами, так и поиск новых, более удобных путей получения уже известных.

Одним из малоизученных путей получения производных адамантана является прямое адамантилирование с использованием 13-дегидроадамантана (1,3-ДГА). 13-ДГА относится к классу напряженных пропелланов. Наличие напряженной структуры, обусловленной присутствием неустойчивой пропеллановой связи, соединяющей инвертированные четвертичные атомы углерода, делает "то соединение чрезвычайно реакцнонноспособным в реакциях присоединения (раскрытия цикла).

В настоящее время изучены реакции 1З-ДГА с некоторыми соединениями, имеющими подвижный атом водорода. Однако, данные исследования носилн в основном отрывочный характер, отсутствуют также сведения о реакциях данного пропеллана с целым рядом классов веществ.

Широкие исследования свойств 1.3-ДГА позволили бы разработать научные основы процессов алкилирования данным пропелланом различных вешеств и использовать его дня получения ряда адамантилсодержа-Ш1« соединений, синтез которых другими методами сложен, мноюстади-ен, сопровождается низкими выходами целевых продуктов, а в ряде случаев вообще невозможен при использовании традиционных методов.

Цель^ра/нтш

состоит в создании научных основ процессов адамантнлнровання различных классов соединений 1.3-дсгидроадамантаном и синтезе ряда новых производных адама1ггана. обладающих биологической активностью, изучении реакционной способности I .З ДГА при его взаимодействии с различными классами соединений, обладающих разной про-тоно- и гидрндоподвнжностью.

<)сн<>оным11 ^адачами^исслсдова1!11я нв-талнсь: установление закономерностей взаимодействия IЗ-ДГА с соединениями, содержащими С-Н, 0-Н, К'-Н и 5-Н-связн, поиск оптимальных условий синтеза производных адама>ггана. содержащих соответствующие гетероатомы и оценка перспектив практического использования изучаемой реакции для синтеза адамантилсодержащнх веществ с ценными свойствами.

Научная новизна.

1. Созданы научные основы процесса адамантнлнровання 1,3-дегидроадамантаном различных классов соединений по С-Н, 0-Н, Ы-Н, Б-Н и Ь'|-Н-связям с целью получения веществ с практически ценными свойствами.

2. Выявлены закономерности протекания реакций адамантнлнровання, определена зависимость реакционной способности исходных соединений от их строения и протоноподвижносш, условий проведения процесса и природы применяемого растворителя.

3. Впервые осуществлен каталитический процесс адамантнлнровання соединений по N11-связи.

J

Практическая ценность.

1. Разработаны новые методы сжггеза биологически активных веществ с адамант-1-ильным радикалом, а также ряда полупродуктов для их синтеза.

2. Предложен альтернативный метод синтеза субстанций лекарственных препаратов "ремантадин" и "адапромин".

3. Синтезирован ряд новых термостабильных органических и крем-ннйорганнчсских пероксидов, распадающихся в интервале 100-200°С, которые могут быть использованы в качестве эффективных инициаторов гемолитических процессов.

ЛпрЫнщия^а/нтш. Основные разделы диссертации докладывались на международных научных конференциях "Активация алканов и химия каркасных соединений" (Киев, 1998 г.), "Наукоемкие химические технологии" (Ярославль, 1998 г.), "Сырье и материалы для химической промышленности. Настоящее и будущее" (Москва, 1998), ряде конференций ВолгГТУ (1995-1998 г).

Нубликт^! результатов. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в центральной печати, 5 тезисов докладов, подано 2 заявки на патент.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 26 таблиц, 14 рисунков, состоит из введения. 3 глав, выводов, списка литературы, включающего 174 наименований и приложений.

В первой главе рассмотрены особенности строения и химических свойств 1,3-ДГА. Вторая глава посвящена обсуждению полученных результатов по синтезу на основе 13-ДГА различных производных адаман-тана, содержащих гетероатом, в том числе нитроалкнладамантанов, ада-мантилалкиламннов и их производных, адамантилсодержащих нитрилов, кетонов, эфиров и перэфиров карбоновых кислот, кремний- и серусодер-жащих производных адамангана, а также выбор оптимальных условий для их получения. В третьей главе приводится описание экспериментальной части.

Содержание диссертации 1. Синтез азотсодержащих производных адамаитана.

С целью поиска новых методов получения известных биологически активных вещсстк, а также для сшпеза новых адамантилсодержащих соединений с предполагаемой биологической активностью н изучения реакционной способности 1,3-ДГА в реакциях с соединениями, обладающими различной протоноподвнжностью, нами было осуществлено взаимодействие данною пропеллана с нигроалканами. аммиаком, первичными аминами и их производными, шггриламн карбоновых кислот.

1.1. Синтез интроалкилаломантанов.

С целью синтеза нитроалкиладамантанов нсслсдована реакция присоединения алифатических ннтросоеднненин к 1,3-ДГА по схеме:

+ Н-С(К!)(И;)Ы02--1

Яг=Н,Ме.Е1; К'= Ме: И2=Ме.

Обнаружено, что адамантилированнс данных веществ протекает в достаточно мягких условиях и проводит к высоким выходам соответствующих адамантилсодержащих нигроалканои.

Проведенные исследования показали, что оптимальными условиями данной реакции является ее осуществление без растворителя, в среде 1012-кратного мольного избытка соответствующих исходных нитроалканов при температуре 100-105°С. Присоединение нитрометана, нитроэтана и нитропропана-1 завершалось в течение 2.5-3 часов с выходом соответствующих продуктов 90-96%. В случае присоединения к 1,3-ДГА нитро-пропана-2 получено соответствующее ннтросоединение с выходом лишь 75%, 'по объясняется, по-видимому, определенными стерическими препятствиями, создаваемыми двумя метальными группами данного нитро-алкана:

Регенерация непрорсагировавшего избытка исходных шггроалка-нов провод!ггея путем отгонки, их чистота позволяет использовать их повторно.

Известно, что нитроалканы в растрорах находятся в двух таутомер-ных формах, причем вуи-форма обладает большей протоноподвнжностъю по сравнению с «итуо-формой. С целью изучения различий в протекании реакций присоединения аци- и нитро-форм нами было осуществлено взаимодействие 1,3-ДГА как с фенилнитрометаном, так и с его устойчивой л^и-формой - фенилметанннтроновон кислотой.

Реакции 2, 3 протекали с заметным экзотермическим эффектом, более значительным при взаимодействии с фенилметаннитроновой кислотой. что очевидно связано с более высокой подвижностью атома водорода в данном соединении. Полученныг продукты различались как по физико-химическим свойствам, так и по спектроскопическим характеристикам. Следует отметить, что синтезировать адамантнловый эфир фенилметаннитроновой кислоты иным путем не представляется возможным.

Очистка синтезированных соединений осуществлялась методом вакуумной перегонки или перекристаллизации. Нитроалкиладамантаны представляют собой легкоплавкие кристаллические вещества (Тпл.=35-82°С) с характерным запахом, темнеющие при длительном стоянии на воздухе. Их состав и строение подтверждены методами ПМР-, ИК-спектроскопии, элементным анализом.

1.2. Синтез ядачант-1-илачнпа и его проиааадиых.

Различные существующие методы синтеза производных адамант-1-иламина не являются универсальными, в ряде случаев используются дорогостоящие или малораспространенные реагенты. Серьезным недостатком ряда методов является нх многостадийность.

2

ОН

в

С целью поиска удобного пути синтеза соединений А<1Я. где Я = ЫИ2. ЫНА1к. Ы11С(0)А1к или азотсодержащий гстсроииклический радикал. нами была изучена реакция 1,3-ДГА с аммиаком, первичными аминами и амидами карбоновых кислот. Взаимодействие легидроадамантана с газообразным аммиаком в среде абсолютного дютилового эфира в отсутствие катализатора привела к образованию адамант-!-нламина с выходом 30%. Применение и качестве катализатора офнрата трехфтористого бора привело к повышению выхода ожидаемого амина до 98%. Роль эфирата трехфтористого бора заключается, очевидно, в образовании с азотистыми основаниями устойчивых комплексов, в которых нсподелен-ная электронная пара атома азота связывается с вакантной орбиталмо атома бора. Можно предположить, что каталитические свойства ВРз объясняются появлением на атоме азота частичного положительного заряда, что способствует разрыхлению одной из связей N41 и стимулирует подвижность протона Ь'Н-связи. который атакует пропеллановую связь 1,3-

ДГА:

Очевидно, в результате присоединения протона к одному из четвертичных атомов углерода 1,3-ДГА происходит образование адамант-1-ильного катиона, который в свою очередь взаимодействует с анионным остатком исходного комплекса с последующим разрывом его донорно-ахцеторной связи Ы-В за счет обмена трифторида бора с окружающими молекулами избытка амнна.

Осуществлено каталитическое присоединение также других аминов и их производных: трет.-бупеламина, морфолина, пиперидина,-формамн-да, бензамида, бензанилида, пиррошщона, сукцинимида и фгалимида:

«=N'«2. МНСМез. ЫНС(0)Н, ЫНС(0)РЪ. М(РЬ)С(0)РЬ.

1 1 о

Замена полярных растворителей на неполярные не изменяло выхода продуктов, в то время, как использование тетрагидрофурана в ряде случаев приводило к описанному в литературе образованию продуктов сопряженного внедрения фрагмента растворителя в молекулу образующеюся вещества. В случае жидких легкокипящих аминов применение растворителя не требовалось.

Обнаружено, что для осуществления взаимодействия 1,3-ДГА с малоосновными аминопроизводиыми (имиды дикарбоновых кислот) применение катализатора не являлось обязательным. Выходы продуктов реакции находились в прямой зависимости от рКа исходных аминопроиз-водных: для трет.-бутиламина и пиперидина при использовании катализатора они составили 70-75%, для фталнмида - 95%.

В случае имидов дикарбоновых кислот, в которых электронная плотность на атоме азота в значительной степени оттянута двумя карбонильными группами, атака протоном ИН-связи молекулы 1,3-ДГА может осуществляться и в отсутствии катализатора.

Очистка продуктов реакции осуществлялась путем вакуумной перегонки или перекристаллизации. Состав и строение всех синтезированных-соединений подтвержден методами И К- и ПМР-спекфоскопии, элементным анализом. Свойства ранее известных веществ соответствовали литературным данным.

Предлагаемый способ может быть рекомендован в качестве удобного препаративного метода синтеза соединений указанной структуры.

13. Синтез яламантилсодсржашнх нитрилов.

Получение традиционным» методами шпрнлов адамант-1-илалкилкарбонових кислот . являющихся полупродуктами в синтезе биологически акпшных соединений, сильно осложнено многостадииносгью. Синтез ряда нитрилор, особенно сложного и разветвленного строения, весьма затруднен, либо представляется невозможным.

Нами был разработан одностадийный метод синтеза данных соединений путем.взаимодействия 1,3-ДГА с нигрилами карбоновых кислот. Данная реакция осуществлялась в среде Ю-12-кратного избытка исходных нитрилов и отличалась аналошчными закономерностями. Так. повышение температуры реакции и введение в структуру исходною нитрила электроноакцепторных хрупп и атомов приводило к ускорению процесса и повышению выхода продуктов присоединения.

Н: 1^= Н, Ме, Рд. СМе:. РЬ. а-нафиш. С1.1 ; Ме: 1^= Ме.

Полученные продукты очищались перегонкой в вакууме. Выходы адамантилсодержащих шпрнлов составляли от 30% (ацетошлрил, 8 часов, 85°С) до 85% (фенилацетошггрил, 4 часа, 80°С).

Предложенный нами способ является перспективным, поскольку позволяет синтезировать данные соединения в одну стадию с высоким выходом. Полученные тпрнлы являются ценными промежуточными продуктами для синтеза других классов адамантилсодержащих веществ, например аминов.

Синтезированные адамантилсодержашие нитрилы очищались перегонкой в вакууме и представляли собой белые кристаллические вещества или вязкие жидкости (к'=Н, Кг=С1). Состав и строение всех продуктов адамакпшнрования подтверждены методами ПМР-, ИК-спектроскопии, элементным анализом. Физико-химические свойства известных соединений соответствуют литературным данным.

5

1.4. Разработка альтернативного способа адамшггилсодержашнх лекарственных препаратов на основе синтезированных соединений.

В насюяшсе время широко используются на практике такие лекарственные препараты, как "ремантадин" и "адампромин". Синтез этих препаратов многостадиен и приводит к невысоким выходам иелевых продуктов. Так, субстанция лекарственного препарата "ремантадин" получается по промышленному методу с выходом 17% по исходному ада-мантану, а по усовершенствованному способу - до 32%.

Нами предложен альтернативный способ получения указанных препаратов. заключающийся в восстановлении нитрогруппы синтезнрован-ныхнитроалкиладамантанов до аминогруппы. Так субстанция препарата "ремантадин" получена путем восстановления по Зинину 1-(адамант-1-ил)нитроотана:

Выход нелевого продукта по данной стадии составил 90-92%, что составляет 60-62% в пересчете на исходный адамантан. Указанная реакция в промышленных условиях, по-нашему мнению, может быть осуществлена гетерогенно-каталнтнческнм методом с использованием водорода. Аналогичным путем осуществлены реакции восстановления других нит-роалкиладамантанов. соответствующие адамантилсодержаие амины получены с выходом 85-95%. Свойства полученных аминоалкиладаманта-нов соответствовали литературным данным.

С целью получения потенциально биологически активных амнноал-киладамантанов с аминогруппой в Р-положении относительно адаман-тилыюго фрагмента проведено восстановление синтезированных нитрилов адамантилсодержащих кислот:

СЛЧ^ЫОг

'-СЯЧ^ШЬ

Я'=Н: Н, Ме, Е(; Я'=Ме,Я2=Ме.

1*'=Н: Me.Et.CMc2.Ph; Ме: Я»= Ме.

Выходы продуктов реакции составили 70-80%. их состав и строение подтверждены известными физико-химическими методами.

Электронное прогнозирование фармаколошческой активности ряда синтезированных соединений (программа НПЦ "СПЛАЙН" МИКРОКОСМ V«-. 3.1) показало, что полученные (5-аминоалкилаламантаны обладают высокой противоопухолевой (Я'=Н; И2=РЬ) и антисептической (К'=Н: Ме. Ей СМе;) акишностью.

- 2. Синтез кислородсодержащих проишодных адамантана.

Синтез адамантилсодержащнх кетонов осуществлялся как в среде абсолютного дттилового эфира, так и в избытке исходных кетонов. Известно, что кетоны [рКа = 19-20 (в воде)| значительно уступают по силе кислотности ннтроалкапам [рКа = 8-10 (в воде)), в связи с чем ожидалось значительное снижение их реакционной способности по отношению к 1,3-ДГА. Действшсльно, присоединение ацетона в течение 8 часов при температуре кипения реакционной массы привело к низкому (15%) выходу продукта адамантилнровашш. Осуществление данной реакции в присутствии каталитических количеств эфирага трехфторилого бора привело к увеличению выхода адамант- 1-илацетона до 85%.

Присоединение к 1.3-ДГА ацетофецона при 85"С, циклогексанона и 2-(ада мант-1 -ил)циклогексанона (150"С), метиладамант-1 -илкетона (I Ю'С) привело к соолветствуюшим адамантилсодержащим кетонам с выходами соответственно 80, 75. 48 и 45% соответственно при продолжительности взаимодействия 3-4 часа, причем невысокий выход последних объясняется, очевидно, леричсским влиянием адамантильного радикала.

Введение в молекулу исходного кетона таких групп и радикалов, как ароматическое кольцо или непредельная связь, привело к повышению реакционной способности данных соединений. Так, выход продукта присоединения окиси мезитила составил 75%, метилбензилкетона- 95 % при продолжительности реакции 3 часа по сравнению с 15 % в случае ацетона (8 часов).

Я'СШ-С-!^

(СНз)гС=СНС(0)СНз

С(СНз)2

Я'=И: 1*2=Н.Ме, 1-Аа: Н'=РЬ:Кг=Ме: Я3= Н. , 1-,

|-ла.

Очистка сшггечированных соединений осуществлялась методом вакуумной перегонки или перекристаллизации из изопропанола, их состав и строение подтверждены методами ИК-,- ПМР-спсктроскопии, элементным анализом. Свойства известных веществ соответствовали литературным данным.

Данная реакция позволяет достаточно легко синтезировать адаман-тилсодсржащие кетоны различного строения и является перспективным препаративным методом получения ряда соединений данной формулы.

1.3-ДГА был использован и для получения ряда сложных эфиров адамантилсодержащих карбоновых кислот. Попытка провести некаталитическое взаимодействие между 1,3-ДГА и этилацетатом при температуре кипения последнего несмотря на высокую продолжительность процесса оказалась безуспешной. Это объясняется невысокой подвижностью протона данной СН-кислоты (рКа=24 (в воде)), а также невысокой (76-78°С) температурой реакции. Очевидно, граница применимости 1,3-ДГА, как алкилирующего реагента, при температурах до 80°С(в отсутствие катализатора) лежит в пределах рКа СН-кислот (в воде) 24-26. С другой стороны успешно проведено присоединение к 1,3-ДГА этилформиата (реакция 10), в котором протон связан непосредственно со сложноэфирной группой и, очевидно, обладает большей подвижностью.'

Введение в ацильную часть сложных эфиров элекгроноакцепторных групп, как и в предыдущих случаях, позволило провести реакцию с достаточно высокими выходами ожидаемых продуктов присоединения.

1*'СН2С(0)01?;

? У

СН-С

НС(0)0С2Нз

>

о

10

ОСЛЬ

Я=С1. И^Ме: К=РЪ. К'=Е1: 1*= а-нафгол. ^Рл.

Синтезированные сложные эфиры очищались вакуумной перегон-кон, их состав и строение подтверждены методами ПМР- и ИК-спектроскопии, элементным анализом. Свойства известных веществ соответствовали литературным данным.

На основании рядз проведенных реакций 1.3-ДГА с алифатическими нитросоединсниями. кетонами. нитрилами и сложными эфнрами, а также литературных данных о сфоении данных реагентов можно предположить вероятный механизм присоединения к данному пропеллану СН-кислот. который заключается, очевидно, в атаке протоном исходной СН-кислоты повышенной электронной плотности с "тыльной" стороны одного из четвертичных атомов углерода молекулы 1,3-ДГА с образованием адамантилкатиона. далее быстро реагирующего с анионным остатком СН-кислоты:

Н

Я1 I

Л*

гае Х-электроноакцепторная группа (N02. С(0), СМ, С(0)0А1к), Я'Д2= Н, А1к, Аг.

Осуществлен синтез адамантилсодержащнх перэфиров с адаман-тильным радикалом в сложноофирнон 1руппе по реакции 1,3-ДГА с неполными перофирамн дикарбоновых кислот:

И А __. ГГч I? ?.

1 + НО-С-И-С-ООСМез >>«^;><^О-С-к-С-00СМез 11

гае И= , -СН=СН-.

Взаимодействие осуществлялось в мягких условиях, в отсутствие катализатора и сопровождалось интенсивным экзотермическим эффектом. Полученные с выходом до 85% соединения очищались выдерживанием в вакууме с последующей колоночной хроматографией и представляли собой бесцветные прозрачные очень вязкие жидкости, кристаллизующиеся при стоянии.

Высокие значения рКа карбоновых надкнелот (»7-9) позволили проводить процесс их адамантилирования при температуре 0-20°С, исключающей разложение данных соединений. Реакция осуществлялась в среде абсолютного диэтилового эфира в отсутствие катализатора при небольшом избытке надкнелот в течение 10-30 минут:

» _гП 9

+ ноо-с-я-12

где Ме. РЬ, А<1. РЬ СН2. А<ЮНг.

Реакция протекала с сохранением пероксиднон связи. Продукты реакции очищались выдерживанием в вакууме (выход 80-97%) с последующей колоночной хроматографией. Полученные адамантилсодсржапIие перэфиры представляли собой бель)е кристаллические вещества или вязкие жидкости с характерным'приятным запахом. Высокие выходы пе-роксидов объясняются значительной подвижностью протона пшроксиль-ных групп исходных соединений (рКа неполных перэфиров дикарбоновых кислот=4-6. надкислот =7-9). Продуктов фрагментации или окисления адамантанового ядра под действием надкнелот не обнаружено.

Состав и строение продуктов реакций 11 и 12 подтверждены методами ИК-, ПМР-спектроскопии, элементным анализом и определением содержания активного кислорода иодомстрнческим методом.

Механизм присоединения органических надкнелот к 1,3-ДГА, очевидно, не отличается от механизма взаимодействия с данным пропелла-ном карбоновых кислот и заключается в атаке протоном исходной над-кислоты молекулы 1,3-ДГА с последующей рекомбинацией образовавшегося карбокатиона с анионным остатком надкислоты.

Методом динамической термогравиметрни определены температур-иые интервалы разложения синтезированных пероксидов. составиншие 130-200 'С для адамантиловых эфиров »ух>ш.-бутилперокснкарбоновых кислот и 80-210°С для перофиров Лс100С(0)К. Определено, что температурный интервал термолиза перофиров в значительной степени зависит от радикала в перацилыюм остатке. На основании изучения состава продуктов термораспада перэфнров в растворителе определен механизм их разложения.

Предлагаемый метод сшпеза перофиров данного строения является единственным удобным способом получения соединений данного строения, так как «и синтез дру! им нугем невозможен.

С целью синтеза органохлоренланов. содержащих адамантильный радикал и атом водорода у атома кремния нами было проведено присоединение к данному пропеллану органодигидридхлорсиланов:

3. Синтез кремнмйсодержащих производных аламантана.

н

н

Я= РЬ, АйСНгСНг.

Синтез осуществлялся в среде абсолютного гексана при температуре его кипения, при 2-5-кратиом избытке исходных органохлорсиланов в течение 4 часов. Выходы продуктов адамантилирования после очистки вакуумной перег онкой составили 70 и 74% соответственно.

Попытка синтезировать адамант-1-илметнлхлорсилан по реакции селективного замещения атома водорода на хлор в адамант-1-нлметнлснлане четыреххлористым оловом привела к образованию продукта с невысоким (50%.) выходом, что свидетельствует о преимуществе предложенного нами способа синтеза органохлорсиланов данного строения через 1,3-ДГА.

В литературе отсутствуют сведения о синтезе и свойствах кремний-органнческих и кремнийсодержащнх псроксндов. содержащих адаман-тнльнын радикал, непосредственно связанный с атомом кремния. В связи с этим нами осуществлена реакция присоединения к 1,3-ДГА кремннйор-ганического и кремнинсодержащего дипероксидов по связи 51-Н. Реакция протекала в среде абсолютного днэтилового эфира при температуре сто кипения в течение 1-1.5 часов:

>0-1

НаМе;ООСМ;»г

»¡Ме(ООСМе})2 14

НйМг(ОСН!ООСМо)2

" -81Ме(0СН200СМез)2 15

Выходы пероксидов, представляющих собой бесцветные прозрачные вязкие жидкости, составили 95 и 89% соответственно. Высокий выход продуктов присоединения свидетельствует о значительном электроноак-цепторном влиянии трет.-бутнлпероксигруппы, поляризующем связь кремний-водород в исходных диперокендах.

Строение синтезированных дипероксидов впервые подтверждено также встречными синтезами: по "классической" реакции нуклеофильного замещения и нетрадиционной для данного класса соединений реакции пе-реэтерификации.

1Е

Я=-СН2-, -СН2СН2-. -СН(Ме)(-Н2-Интересно, что попытка синтеза данных соединений по реакции . между адамант-1-илметилдихлорснланом и пшропероксидом трст.-бутила или пероксиспиртами в присутствии акцепторов хлористого водорода привела к получению наряду с целевыми пероксидами продуктов побочного взаимодействия исходного органохлорсилана с аммиаком или три-этиламином. что не наблюдалось ранее в подобных реакциях с участием органохлорсиланов. в которых адамантильный радикал был удален от атома кремния мостиковой группой.

Выходы кремнийсодержашнх дииероксидов в данной реакции после очистки составили 65-70%.

В литературе высказывалось предположение о том. что синтез крем-ннйорганнческих пероксидов по классическому методу при использовании в качестве акцептора хлористого водорода аммиака протекает через две конкурирующие реакции: непосредственное взаимодействие ор-ганохлорсилана с пшропероксидом, и реакция органохлорсилана с аммиаком с образованием силиламииа, который затем вступает в реакцию с пшропероксидом, образуя пероксид. Полученное кристаллическое соединение является продуктом взаимодействия аммиака с адамантил-1-кетилдихлорсиланом, которое в дальнейшем не рсакционноспособно к гидроперокенцу тргт.-буптл.

В качестве исходного реагента для реакции переэтерификации был синтезирован адамант-1-илметилдиметоксисилан. Данное взаимодействие привело к ожидаемому продукту с высоким выходом.

Реакция перетарификации осуществлялась в среде избытка пе-роксиспиртои при постоянной отгонке выделяющегося метанола в течение 1-1.5 часа без катализатора. Выход пероксидов оказался близким к количественному, чистота по активному кислороду- значительно выше, чем у синтезированных "классическим" методом.

Синтезированные на основе 1,3-ДГ"А органохлорсиланы являются полупродуктами для получения различных кремннйорганических и крем-нийсодержаших пероксидов. Синтез указанных пероксидов осуществлялся по реакциям нуклеофильного замещения и переэтернфикации:

Состав и строение всех полученных соединений, подтверждены методами ПМР-спектроскопин и элементным анализом, а в случае пероксидов также анализом содержания активного кислорода методом иодомет-рии.

Уч|ггывая неоднозначность протекания реакции нуклеофильного замещения и многостадийность реакции переэтернфикации, метод синтеза пероксидов по реакции присоединения 1,3-ДГА к гидридсодержащим си-лилперокендам является перспективным, так как он позволяет получать целевые соединения в одну стадию с высоким выходом.

4. Синтез серусодераащих производных адамантаиа.

Известно ограниченное число способов получения серусодержащих производных адамантана. причем большинство из них неунивсрсальны и отличаются сложностью и многостадийностью.

Р^-СН:-, -СН.СНг-, -СН(Ме)СН2-

Присоединение к 13-ДГА сероводорода |рКа=7.0] осуществлялось в среде абсолютного диэтилового эфира при барботаже осушенного Н?К, при комнатной температуре, в отсутствие катализатора.

Продукт очищался возгонкой в вакууме. Свойства полученного с выходом 90% адамант-1 -антиола соответствовали литературным данным.

Взаимодействие 1.3-ДГА с меркаптанами [рКа= 10-11] проводилось в присутствии избыгка исходных серусодержашнх веществ при 60-90 С :

Синтез ди(адамант-1-ил)сульфида осуществлялся при стели ом стрн-ческих соотношениях реагентов в присутствии катализатора. Выходы продуктов адамантнлирования составили 70-75%. Состав и строение веществ подтверждены известными методами анализа. Свойства известного н-амил(адамант-1-ил)сульфида соответствовали литературным данным. При использовании ь качестве растворителя тетрагидрофурана также отмечалось образование продуктов сопряженного внедрения фрагмента данного раствортеля в молекулу образующеюся вещества.

По результатам электронного скрининга большой интерес представляет 2-(адамант-!-илтио)бензтиазол, для которого ожидается проявление высокой нейролептической, фунгнцидной и кардиотонической активности.

Связь между структурой соединения и его реакционной способностью в реакциях присоединения к 1,3-ДГА.

Проведенные исследования позволили установить зависимость реакционной способности соединений в реакции присоединения к 13-ДГА от их структуры.

Обнаруженная зависимость свидетельствует в пользу того, что именно подвижность протона исходных соединении в большинстве слу-

+ Н5К

16

чаев определяет вероятность протекания реакции адамантилирования и ее конечные характеристики. В частности, для СН-кислот ряд уменьшения реакционной способности совпадает с рядом уменьшения СН-кислотностн:

R-CHiN02> R-CHjQOJCH^RCHiCr^RCHiQOJOR»

__Уменьшение кислотности_¥

Уменьшение реакционной способности Особенно отчетливо проявляется влияние рКа на выход продуктов адамантилирования соединений, содержащих связи NH. Так, аммиак, первичные амины, морфолнн и пиперидин, имеющие рКа*8.5* 113 с очень большим трудом вступают в некаталитическую реакцию с 1,3-ДГА. С другой стороны, такие соединения, как фталимид, обладающий выраженными кислотными свойствами, присоединяются к 1,3-ДГА без катализатора с выходами 85-90%

Подобная зависимость оказалась характерной и для других классов соединений.

Среди различных классов изученных веществ наиболее рсахцион-носпособными являются моно-т^етл.-бутилпероксиэфиры дикарбоновых кислот (рКа*4+5) и надкнелоты (рКа*6*8), а также фенилметанннтроно-вая кислота. Следующими по убыванию реакционной способности являются меркаптаны (рКа=10+II). Менее склонны к адамантилированию SiH и СН-кислоты, и замыкает ряд соединения, присоединяющиеся к 1,3-ДГА по связи NH.

RC(0)0H>RC(0)00H> RSH>RR'R'S1H- RR1R,CH»RR,NH

_Уменьшение кислотности

Уменьшение реакционной способности R, R1 = Н, Alk, Ar, R2- слекгроноакцепторная группа. Следует отметить однако, что данный ряд справедлив для соединений с близким строением радикалов R, R1, так как введение электроноах-цепторных групп у реакционного uetnpa способно изменил» относительное положение соединения в данном ряду.

В ряде случаев помимо подвижности протона у а-углеродного атома. на реакционную способность соединения влияет и стерическин фактор обрамляющих реакционный центр 1рупи и радикалов.

Выводы.

1. Разработаны научные теоретические основы и общие принципы процесса введения адамантилыюго радикала в молекулу различных про-тоноподвижных соединений, что позволяет синтезировать широкий круг производных адамантана, обладающих полезными свойствами.

2. Выявлены закономерности протекания реакций адамантилирова-ния насыщенных соединений с помощью 1,3-ДГА в зависимости от их строения и протоноиодвнжности.

3. На основе реакции присоединения к 1,3-ДГА различных азотсодержащих органических соединений и аммиака разработан альтернативный метод получения адамантилсодержаших ннтросоедннений. нитрилов, аминов и амидов.

4. Адамантилированисм кислородсодержащих органических соединений получен ряд адамантилсодержаших кетонов, сложных эфирен адамантилалкилкарбононых кислот и органических перокендов.

5. На основе 1,3-ДГА синтезирован ряд ацамантилсодержащих ор-ганохлорсиланов и кремннисодержашнх перокендов. обладающих высокой термостабильностыо и инициирующей способностью.

6. Разработан доступный метод синтеза серу содержащих производных адамантана по реакции присоединения к 1.3-ДГА сероводорода и меркаптанов.

7. Предложен альтернативный способ получения субстанции лекарственных препаратов "ремантадин" и "адапромин", заключающийся в восстановлении . синтезированных а-нитроэтиладамантана и а-нитропропиладамантана до соответствующих аминов.

8. Путем восстановления впервые синтезированных адамантилсодержаших нитрилов получен ряд не описаных в литературе потенциально биологически активных Р-аминопроизводных адамантана.

Основной материал диссертации опубликован в работах:

1. Reaction of 1.3-DHA with sulfur containing compounds/ тез. докл. науч. конфсрен. "Активация алканов и химия каркасных соедине-ний'7/Киев, 1998 г.- А6.

2. Synthesis and properties of adamantyl containing pereste«/тез. докл. науч. конфсрен. "Активация алканов и химия каркасных соедине-ний"//Киев. 1998 г.-А7.

3. Новые адамантилсодержашие пероксидные инициаторы / тез. докл. науч. конферен. "Сырье и материалы для резиновой промышленности. Настоящее и будущее"//Москва. 1998.

4. Новый метод синтеза 1-(ацилперокси)адамантанов на основе 1,3-дегидроадамантана / Сафонов С. А Л ЖОрХ.- 1998. - Т. 34, - Вып. 6, С. 942-943.

5. Исследование кинетики и механизма термолиза адамант-1-илоксидиметил(трет.-бупшпероксиалкгшенокси)силанов/ Но Б. И., Бутов Г. М., Саад K.P., Мохов В. М., Сабиров З.М., Уразбаев В.Н., Монаков Ю.Б. //ЖОХ.-1998.-Т. 68.-Вып. 7. -С.1120-1122.

6. Взаимодействие 1,3-дегидроадамантана с монопероксюфирами дикарбоновых кислот / Но Б. И., Бутов Г. М-, Мохов В. М., Сафонов С. АЛ ЖОрХ.-1998 .-Т. 34,- Вып. 10.-С. 1570-1571.

7. Присоединение к 1,3-дегидроадамантану серусодержащих веществ по SH-связи/ Но Б. И., Бутов Г. М., Мохов В. М. II ЖОрХ (в печати).

8. Синтез адамант-1-илалкил(арил)хлорсиланов и получение на их основе кремнийорганических пероксидов / Но Б. И., Бутов Г. М., Мохов В. М., Соломон О. Г. II ЖОХ.-1998.- Т. 68.-Вып. 8.- С. 1288-1290.

9. Но Б.И., Бутов Г.М., Мохов В.М. Разработка новых методов получения биологически активных производных адамантана. / Тез. докл. V Международной научно-техн. конф. "Наукоемкие технические технологии '98"//Ярославль, -1998,- С.178-179.

10. Бутов Г.М., Саад К.Р.. Думский С.Ю., Мохов В.М.. Но Б.И. Безопасные пероксндные вулканизующие агенты повышенной термической стабильности. / Тез. докл. IV Российской - научно-практич. конф. рсзнншиков "Сырье и материалы для резиновой промышленности"// Москва,- 1997.-С. 106.

Подписано в печать^. 11.98 г. Заказ № 682. Формат 60x84 1 /I б. Тираж 100. Усл. печ. л. 1.0. Печать офсетная. Бумага писчая.

Типография "Политехник" Волгоградского государственного технического университета. 400066, г. Волгоград, ул. Советская. 35.

^ г . ,, с

Волгоградский Государственный Технический Университет

На правах рукописи

Мохов Владимир Михайлович

Процессы адамантилирования протоноподвижных соединений.

05.17.04 - Технология продуктов тяжелого (основного) органического синтеза

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель - доктор химических наук, профессор Но Б. И.

Научный консультант - кандидат химических наук, доцент Бутов Г. М.

Волгоград, 1998

Содержание

стр.

Введение 4

1. Литературный обзор 6

1.1 Строение 1,3-ДГА 6

1.2 Химические свойства 1,3-ДГА 10

1.2.1 Взаимодействие 1,3-ДГА с кремнийорганически-

ми соединениями 16

1.2.2 Взаимодействие 1,3-ДГА с фосфорорганически-

ми соединениями 20

1.2.3 Взаимодействие 1,3-ДГА с органическими соединениями, содержащими связи N11. <> 20

1.2.4 Реакции 1,3-ДГА с сопряженным включением. '„• -• растворителя 24

1.2.5 Другие реакции 1,3-ДГА 27

2. Обсуждение результатов 31 2.1. Синтез азотсодержащих производных адамантана 31

2.1.1. Синтез адамантилсодержащих нитросоединений 31

2.1.2. Синтез адамант-1 -иламина и его производных 39

2.1.3. Синтез адамантилсодержащих нитрилов 53

2.1.4. Синтез биологически активных веществ на

основе синтезированных соединений. 59

2.2 Синтез кислородсодержащих производных адамантана 65

2.2.1. Синтез адамантилсодержащих кетонов 65

2.2.2. Синтез адамантилсодержащих перэфиров 73

2.2.3. Синтез сложных эфиров адамантилсодержащих карбоновых кислот. 85

2.3. Синтез кремнийсодержащих производных адамантана 92

2.4 Синтез серосодержащих производных адамантана 113 2.5. Связь между структурой соединений и их реакционной

способностью в реакциях присоединения к 1,3-ДГА 118

3. Экспериментальная часть 127

3.1. Синтез азотсодержащих производных адамантана 127

3.2. Синтез кислородсодержащих производных

адамантана 140

3.3. Синтез кремнийсодержащих производных адамантана 147

3.4. Синтез серосодержащих производных адамантана 156

3.5. Физико-химические исследования синтезированных соединений 157

3.6. Анализы 158

4. Выводы 159

5. Список литературы 160

6. Приложения 173

Введение.

В настоящее время быстро развивается химия полиэдранов, особенно химия адамантана и его производных, что связано с полезными свойствами ряда соединений, содержащих в своей молекуле адамантильный радикал.

Известно, что ряд кремнийорганических производных адамантана значительно улучшают качество полимерных материалов. Такие практически ценные свойства, как высокая термостойкость, светоустойчивость, водостойкость, прочность, морозостойкость и химическая инертность позволяют применять материалы на их основе для получения резин специального назначения, смазочных материалов, смол, лаков и др. Приводятся также сведения о применении кремнийорганических пероксидов с адамант-1-ильным радикалом в качестве инициаторов высокотемпературного процесса полимеризации некоторых отходов нефтепереработки для получения нефтеполи-мерных смол, применяемых в качестве заменителей растительных масел в лакокрасочной промышленности.

Наиболее широкое применение нашли аминопроизводные адамантана, которые являются сильнодействующими противовирусными препаратами. К соединениям данного класса принадлежат в том числе и известные лекарственные препараты "мидантан", "ремантадин", "адапромин", "глудантан", "бромантан", "адафеноксат". Кроме того, ряд производных адамантана является промежуточными соединениями для получения биологически активных веществ.

Однако, в последнее время наблюдается заметный дефицит лекарственных препаратов на основе адамантана, том числе препарата "ремантадин", получение которого связано со значительными синтетическими трудностями. В связи с этим перспективным является как поиск новых адамантилсодержащих соединений, обладающих столь же сильной биологической активностью, так и изучение возможности получения известных лекарственных препаратов новыми, удобными методами.

Традиционные методы введения в структуру соединения адамантиль-ного радикала состоят или в непосредственном алкилировании адамантаном или его галогензамещенными в сильнокислых средах в условиях генерирования адамантильного катиона, или использование производных адамантана, что связано с многостадийностью синтеза и низким выходам целевых соединений.

Перспективным путем синтеза различных производных адамантана является использование в качестве исходного реагента 1,3-детидроадамантана (1,3-ДГА), который является представителем класса напряженных пропелла-нов и обладает рядом уникальных свойств. Несмотря на интерес, который представляет данное соединение, изучение химических свойств 1,3-ДГА носило в основном отрывочный, фрагментарный характер и данные о них являются далеко не полными.

Целью данной работы является создание научных основ технологии алкилирования на основе (1,3-ДГА) различных соединений, поиск оптимальных условий синтеза субстанции лекарственного препарата "ремантадин", а также изучение реакционной способности 1,3-ДГА в реакциях с веществами, обладающими атомом водорода различной подвижности.

Работа состоит из 3 глав. В первой главе рассмотрены особенности строения и известных химических свойств 1,3-ДГА. Вторая глава посвящена синтезам на основе 1,3-ДГА веществ различного строения, содержащих ге-тероатомы: азот, кислород, кремний, серу и изучению их свойств. Определена зависимость реакционной способности соединений к 1.3-ДГА от их строения и протоноподвижности. Рассмотрен синтез ряда практически ценных производных адамантана, приводится выбор оптимальных условий получения основы лекарственного препарата ремантадин . В третьей главе приводится описание экспериментальной части выполненных исследований, причем перед описанием условий синтеза каждого класса соединений приводятся свойства используемых реагентов и растворителей, и их литературные данные. После экспериментальной части представлены выводы по данной работе, список использованной литературы и описание принципиальной технологической схемы синтеза субстанции лекарственного препарата "ремантадин".

Диссертационная работа изложена на 175 листах машинописного текста, содержит 38 таблиц, 14 рисунков и 165 ссылок на использованную литературу.

Работа выполнена на кафедре технологии органического и нефтехимического синтеза ВолгГТУ.

1. Строение и химические свойства 1,3-дегидроадамантана (литературный обзор).

Впервые 1,3-дегидроадамантан (1,3-ДГА) был синтезирован в 1969 году канадскими учеными Пинкоком с сотрудниками [1] по внутримолекулярной реакции Вюрца между 1,3-Дибромадамантаном и натрий-калиевым сплавом. Впоследствии это соединение было получено также при взаимодействии 1,3-Дигалогенадамантанов с дисперсией натрия в тетрагидрофуране [2], с н-бутиллитием [3], а также путем электрохимического восстановления диб-ромадамантана [4-6]. В 1988 году на кафедре ТОНС ВолгГТУ был открыт удобный и безопасный метод получения 1,3-ДГА взаимодействием 1,3-дигалогенадамантанов с металлическим литием в среде тетрагидрофурана в присутствии катализатора [7].

1,3-ДГА проявляет уникальные химические свойства и позволяет получать широкий спектр моно- и дизамещенных производных адамантана, вследствие чего он сразу стал объектом интенсивных научных исследований. К настоящему времени уже собраны определенные сведения о строении и химических свойствах 1,3-ДГА, которые обобщены в данной главе.

1.1 Строение 1,3-дегидроадамантана.

Известно три соединения, относящиеся по своему строению к дегид-

роадамантанам [8]:

JO JO

12 3

3 1

Первый из них, трицикло[3.3.1.1 ]децен-1 ("адамантен") относится к "антибредтовским" олефинам, описан лишь по продуктам его вторичных превращений [8,9] и в свободном состоянии неизвестен. 1,3-

Дегидроадамантан (1,3-ДГА), ( тетрацикло [ 3.3.1.1.3,7.0.1,3] декан) (2) относится к классу пропелланов с малыми циклами, чем отличается от 2,4-дегидроадамантана (3), который является уже достаточно стабильным соединением. Принадлежность к пропеллановым углеводородам во многом и обуславливает особенности строения и химических свойств 1,3-ДГА.

К пропелланам [10] относятся углеводороды с тремя конденсированными циклами, в которых все три кольца связаны общей углерод-углеродной связью, как, например, в [1,1,1]пропеллане:

Пропелланы с большими циклами по химическим свойствам не отличаются от других полициклических углеводородов [11]. Наличие трех- или четырехчленного цикла приводит к появлению ряда особенностей как в строении, так и свойствах данных соединений.

Как известно, трехчленное кольцо циклопропана является напряженной системой, поскольку перекрывание эндо-циклических орбиталей, в отличие от ненапряженных молекул не может быть осуществлено по прямой линии, связывающей два атома углерода, так как при этом угол С-С-С был бы равен 60°, что является невозможным. Энергетически наиболее выгодным для циклопропана является межорбитальный угол С-С-С, равный 104° [12] и, таким образом, орбитали направлены не по прямой линии С-С, а под углом, вследствие чего были названы "изогнутыми". Следовательно, по типу перекрывания связи углерод-углерод в циклопропане и его гомологах занимают некое промежуточное положение между с- и тс-связями. Такая модель трехчленного цикла предсказывает по сравнению с нормальными циклами меньшую прочность связи С-С (проявление "углового напряжения"), большую прочность связи С-Н, а также возможность данного цикла вступать во взаимодействие с ^-заместителями (кратными связями и фенильными группами).

Би-, спиро- и полициклические системы, содержащие циклопропано-вый цикл, напряжены еще больше [12]. Их особенность заключается в том, что четвертичные атомы углерода, связанные центральной связью не являются тетраэдрическими. Узловой атом и три вторичных мостиковых атома углерода, связанных с ним, лежат практически в одной плоскости. Единственно возможным в данном случае является -гибридный характер узлового атома. Оставшиеся негибридизованными р-орбитали образуют центральную связь [13]. Интересным является также то, что узловой углеродный атом по отношению к четвертому закрепленному атому расположен на противоположной стороне относительно плоскости, проходящей через три метиле-новые атомы углерода. Такая конфигурация была названа обращенной, а са-

ми атомы "вывернутыми", инвертированными [14-16]. Уменьшение размеров циклов в пропелланах одновременно увеличивает /^-характер общей центральной связи, которая приближается к а-р-р связи [14,15,17].

Важной характеристикой реакционной способности соединений является величина энергии напряжения цикла. Ниже приведены некоторые напряженные структуры, в том числе пропелланы, и значения энергий напряжения циклов [13]:

Для 1,3-ДГА величина напряжения циклопропанового кольца составляет 64 ккал/моль, в то время как для самого циклопропана всего 27 ккал/моль [18]. Из представленных данных видно, что пропелланы, в том числе и обсуждаемый 1,3-ДГА, должны обладать большей склонностью к реакциям раскрытия цикла, чем циклопропан.

Рентгеноструктурные исследования 5 -циано-1,3 -дегидроадамантана показали, что два четвертичных атома циклопропильного кольца также являются инвертированными, то есть для каждого из узловых углеродных атомов все четыре заместителя находятся в одной полусфере. Причем примечательно, что узловые атомы приподняны над плоскостью трех соседних мос-тиковых углеродных атомов всего лишь на 0.1 А [19].

Длина пропеллановой связи С-С в 5-циано-1,3-дегидроадамантане составляет 1.64 А по сравнению с 1.51 А для циклопропана и 1.57 А для [3.2.1]пропеллана [19]. Такое значение длины связи делает очевидным о-р-р-характер связи между узловыми углеродными атомами.

эр -Гибридный характер четвертичных атомов подтверждает также

13

данные о химических сдвигах в спектре ЯМР С для 1,3-ДГА и его производных. В отличие от химического сдвига циклопропановых углеводородов, находящегося в необычно сильном поле по сравнению с соответствующими соединениями с открытой цепью [20-22], в 1,3-ДГА циклопропильные углеродные атомы дают сдвиг сигнала по сравнению с адамантаном в более слабое поле: для ос-углеродов - 9.6 м. д. и для Р-углеродных атомов- 10.2 - 13.6

Бицикло[ 1.1.0] бутан [1.1.1]пропеллан призман тетраэдран

68.4 ккал/моль 121.6 ккал/моль >90 ккал/моль >134 ккал/моль

м. д. [23]:

На основании данных фактов молекулу 1,3-ДГА схематично изобра-

Примечательно, что область повышенной электронной плотности для 1,3-ДГА лежит с обратной стороны 1,3-узловой связи инвертированных углеродных атомов [16], то есть в части пространства, наименее защищенной от внешней атаки. В результате этого 1,3-ДГА может проявлять свойства сильного основания.

Возможность протекания реакций с раскрытием цикла [3,24,25] позволяет ряду авторов предположить полярный цвиттер-ионный характер про-пеллановой связи [5, 24, 25].

Таким образом, формально считают, что пропелланы, в том числе и обсуждаемый 1,3-ДГА являются "олефинами" с непривычной топологией зр2-гибридных углеродных атомов, что определяет необычный характер протекания реакций и высокую реакционную способность этого соединения.

Кроме описанных особенностей строения следует отметить, что в реакциях с электрофильными реагентами 1,3-ДГА, в отличие от других напряженных пропелланов, легко присоединяет электроположительную частицу, образуя соответствующий адамантильный катион, который является относительно стабильным благодаря делокализации заряда из-за перекрывания вакантной /?-орбитали с тыльными сторонами хр -орбиталей узловых атомов углерода в положениях 3, 5, 7 [24-27]. 1,3-ДГА вообще позволяет достаточно легко генерировать различные адамант-1-ильные катионы в разнообразных условиях, что является очень важным для дальнейшего изучения, так как они легко присоединяют подходящий нуклеофил с образованием соответствующих адамантилсодержащих продуктов [28,29].

Таким образом, на основании строения 1,3-ДГА можно сделать вывод о его чрезвычайной реакционной способности и перспективности данного пропеллана в качестве исходного реагента для синтеза адамантилсодержащих соединений.

1.2. Химические свойства 1,3-дегидроадамантана.

Радикальные реакции.

Как показали Пинкок с сотрудниками [16], 1,3-ДГА достаточно стабилен в отсутствие кислорода воздуха. При повышении температуры до 130-160°С 1,3-ДГА полимеризуется в массе с образованием полимера белого цвета - 1,3-полиадамантана, который оказался нерастворим во всех органических растворителях и не претерпевает фазовых превращений при нагревании до

Что же касается разбавленных растворов, то в них в отсутствие контакта с воздухом и влагой 1,3-ДГА сохраняется без существенных изменений очень длительное время (период полураспада 0.08М раствора 1,3-ДГА в н-октане составляет 4 часа при температуре 195°С) [16].

При контакте чистого 1,3-ДГА или же его растворов с кислородом воздуха за несколько часов уже при комнатной температуре образуется 1,3-полипероксиадамантан - нерастворимый сополимер 1,3-ДГА с кислородом в соотношении 1:1. Это белое кристаллическое вещество с пределом взрывае-мости 145-180°С [16]. Авторами установлено, что механизм реакции образования полипероксиадамантана свободнорадикальный, причем интересно,что источником свободных радикалов является именно 1,3-ДГА [16]:

*

«

»

02

- 0-0

>

п

Взаимодействие 1,3-ДГА с хлороформом в условиях генерирования дихлоркарбена :СС12 протекает с образованием соединения с брутто-формулой С12Н14СЦ [30]. Последующие исследования позволили приписать

этому веществу структуру 7-дихлорметиленбицикло[3.3.1]-нонан-3-спиро-11-[21,21 -дихлор]циклопропана [31]:

^СС12

2 :ССЬ

Cl Cl

Авторы объясняют образование данного вещества фрагментацией образовавшегося при присоединении первого эквивалента дихлоркарбена цвиттер-иона, после чего второй эквивалент дихлоркарбена присоединяется по двойной связи бицикло[3.3.1]-нонана.

Реакция 1,3-ДГА с дихлоридом хромила дает 1,3-дигидроксиадамантан и 1-хлор-З-гидроксиадамантан [32]. Образование данных веществ объясняется авторами протеканием нецепного радикального процесса:

Cl

В работе [33] осуществлено взаимодействие данного пропеллана с хлоридом иода ICI в различных растворителях. В данных условиях 1,3-ДГА образует ряд продуктов, некоторые из которых представлены на схеме:

I

ici

-Cl

1,3-ДГА легко вступает в реакции сополимеризации. Обнаружено [34], что при взаимодействии данного пропеллана с такими веществами, как ма-леиновый ангидрид, акрилонитрил, диметиловый эфир ацетилендикарбоно-вой кислоты образуются олигомерные продукты. Реакцию проводят при комнатной температуре и в отсутствие инициаторов полимеризации; гомо-полимеризация каждого из данных мономеров протекает в более жестких условиях.

Реакции ионного присоединения.

Так как 1,3-ДГА обладает высокой основностью, естественными для него являются реакции с присоединением протона. Согласно расчетам Сто-рера и Хофмана [35] �